一種聚吡咯-f127納米復合材料及其在制備用于全血檢測的電化學傳感器中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種聚吡咯-F127納米復合材料及其應用，該材料可直接應用于全血檢測的電化學傳感器。本發明制備出具有良好血液相容性的聚吡咯-F127納米復合材料并將其修飾在電極表面，設計出新穎的能夠直接檢測全血中葡萄糖濃度的電化學傳感器，實現了納米復合材料生化分析方面的應用以及生物傳感器全血檢測技術。該方法避免了血液中常見干擾物質的影響，具有檢測范圍寬，重現性好，結果準確等優點，同時全血檢測避免了血液的處理以及較長的分析時間，具有一定的臨床應用價值。
【專利說明】—種聚吡咯-F127納米復合材料及其在制備用于全血檢測的電化學傳感器中的應用
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種可直接應用于全血檢測的電化學傳感器。它通過制備出具有良好血液相容性的聚吡咯-F127納米復合材料并將其修飾在電極表面，設計出新穎的能夠直接檢測全血中葡萄糖濃度的電化學傳感器，實現了生物傳感器全血檢測的可能。
技術背景
[0002]正常血液化學成分，包括蛋白質、脂類、糖類、非蛋白氮、無機鹽，以及其他物質如膽紅素、酮體、酶、激素和維生素等。這些成分的濃度，反映了機體內各種代謝的狀況。對于健康機體來說，各種化學物質都有一定的正常值。如果在正常值范圍之外，增多或減少，指示著機體內某種物質代謝的失常，即病理狀態。因此，血液化學成分的測定對于臨床診斷疾病，判斷預后和制定防治措施建立科學依據，有著非常重要的意義。比如糖尿病患者頻繁的血糖檢測、肝病患者的血常規檢測，甚至血液檢查也是查出早期癌癥的重要手段，通過檢測血液中各種腫瘤標志物指標是否升高可發現、鑒別各種惡性腫瘤。綜合近年來國內外文獻報道，目前血液檢測樣品的處理與檢測，主要包括兩種，一種是血清檢測，通過離心分離出血清，再進行檢測；另一種是取血樣后直接在全血中進行檢測。血清檢測有著繁瑣的樣品處理過程，從取血到檢測耗時較長，血液成分的新陳代謝發生變化從而不能作為實時檢測的依據，同時血清檢測需要離心設備這就大大限制了廣泛使用的可能；而全血檢測同樣也存在弊端，采血時由于過度擠壓導致組織液的混入污染樣品，影響檢測結果。
[0003]目前世界上許多國家都在投入巨額資金來發展“生物傳感器平臺(Biosensor Platform)”這種新型治療診斷技術。它作為將診斷和治療疾病結合在一起的新興療法，既可以降低疾病診斷和醫學臨床的費用與復雜性，同時還具備提供監測疾病發展和藥品療效成果的能力。這個技術更被醫學界視為未來疾病療程的主流。此外，隨著生物傳感器技術的不斷進步，必然要求不斷降低產品成本，提高靈敏度、穩定性和延長壽命。這些特性的改善可以加速生物傳感器市場化、商品化的進程。
[0004]但當傳統的傳感器直接與血液接觸以檢測其中成分時，會因蛋白質、血細胞及微生物吸附等引起表面污染，從而降低靈敏度和使用壽命，因此減小或阻止傳感器的表面污染極為重要。在以往的研究中，由于受學科知識所限，制備并使用傳感器的大多數分析化學領域研究者沒有將傳感器表面的抗凝血技術應用作為研究重點，而是選擇了血液樣品的離心分離處理，以減小傳感器電極表面的生物污染，但是這樣的生化分析過程存在檢測誤差比較大，靈敏度不高，同時需要專門的離心設備，這些對于在線快速監測都存在很大的不便。
[0005]隨著現代學科交叉機制的發展，利用一些具有抗生物污垢性的材料對傳感器的表面進行修飾來解決這個應用于全血中的生物傳感器表面生物污染的關鍵科學問題已成為`當今生物傳感器研究領域的熱點。目前已有大量關于利用金屬納米粒子以及碳納米管改善生物酶蛋白與傳感器的結合狀況的研究報道。金屬納米粒子具有高比表面積、高活性、強吸附力及高催化效率等優異特性，可在增加酶蛋白的吸附量和穩定性的同時提高酶蛋白的催化活性，使酶蛋白電極的電流響應靈敏度得到大幅度的提高。但是無論是金屬納米粒子，還是碳納米管，都會對血漿中重要凝血因子纖維蛋白原表現出非特異性吸附行為，從而造成電極表面的生物污垢。
[0006]本發明通過制備一種具有抗生物污垢性的聚吡咯-F127納米復合材料并修飾在傳感器的表面，利用其能防止血液成分在對電極表面的非特異性吸附同時又能防止生物污垢的性能，解決了傳統傳感器直接應用于血液檢測所遇到的表面生物污染問題的同時，此類新型生物傳感器的電極響應靈敏度也將大大提高，值得作進一步的探索研究。
【發明內容】
[0007]針對上述技術背景中所提及的電化學傳感器全血檢測的必要和重要性，本發明目的在于提供一種具有抗生物污垢性的聚吡咯-F127納米復合材料的制備技術，并將其修飾在電極表面，設計出新穎的能夠直接檢測全血中葡萄糖濃度的電化學傳感器，實現了生物傳感器全血檢測的可能。
[0008]本發明通過以下技術方案來實現:
[0009]一種聚吡咯-F127納米復合材料，是通過下述方法制得:將F127充分溶解于去離子水中，加入FeCl3.6Η20(0.9g)，快速攪拌下后用加入吡咯試劑，O~5°C反應6h后轉入透析袋(MWCO= 14400)中透析，以去除Fe3+、Fe2+和過量的F127，最終得到黑色的聚吡咯-F127納米復合材料。
[0010]聚吡咯-F127納米復合材料在制備用于全血檢測的電化學傳感器中的應用。
[0011]一種用于全血檢測的電化學傳感器，是傳感器的表面修飾有聚吡咯-F127納米復合材料。
[0012]所述用于全血檢測的電化學傳感器通過下述方法制備:
[0013](I)制備聚吡咯-F127納米復合材料，
[0014](2)將聚吡咯-F127納米復合材料修飾到傳感器表面。使用時，在已修飾聚吡咯-F127納米復合材料的表面固定待測指標相對應的酶，用于檢測全血樣品，電極表面發生氧化還原反應，產生電化學信號，并通過差分脈沖伏安法進行定量檢測。
[0015]例如，若檢測血糖指標，在已修飾聚吡咯-F127納米復合材料的表面固定葡萄糖氧化酶，由于全血中有葡萄糖的存在，電極表面發生氧化還原反應，產生電化學信號，并通過差分脈沖伏安法進行定量檢測。
[0016]通過凝血實驗，補體激活和血小板激活對聚吡咯-F127納米復合材料的血液相容性進行評價。實驗表明聚吡咯-F127納米復合材料具有良好的血液相容性，極大地延長了凝血時間，同時補體激活和血小板激活實驗也表明了聚吡咯-F127納米復合材料不會引進激活反應，具有良好的血液相容性。利用微量移液器準確量取8 μ I的聚吡咯-F127納米復合材料修飾于工作電極表面，再在電極表面固定葡萄糖氧化酶，用差分脈沖伏安法進行電化學檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1聚吡咯-F127納米復合材料透射電鏡數據(吡咯試劑50 μ I)。[0018]圖2聚吡咯-F127納米復合材料透射電鏡數據(吡咯試劑100 ill)。
[0019]圖3聚吡咯-F127納米復合材料的血液相容性評價圖。
[0020]圖4修飾了聚吡咯-F127納米復合材料的電化學傳感器的線性圖。
[0021]圖5是未添加F127的聚吡咯材料與本發明聚吡咯-F127納米復合材料的實物照片。
[0022]具體實施方法
[0023]以下實施例用以說明本發明，而非限定其范圍。
[0024]實施例1制備出聚吡咯-F127納米復合材料(吡咯試劑50 ill)。
[0025]將F127(l.5g)充分溶解于去離子水(30ml)中，加入稱量好的FeCl3 *6H20(0.9g)， 快速攪拌下后用加入吡咯試劑(50iil)，0~5°C反應6h后轉入透析袋(MWC0=14400)中透析，以去除Fe3+、Fe2+和過量的F127，最終得到黑色的聚吡咯-F127納米復合材料。電鏡結果見圖1。
[0026]另制備未添加F127作為分散劑的聚吡咯材料為對比，見圖5其中瓶a為未添加 F127作為分散劑的聚吡咯材料，瓶a為未添加F127作為分散劑的聚吡咯材料，瓶b為聚吡咯-F127納米復合材料。由圖可知，未添加F127的聚吡咯納米粒子均沉淀到瓶底， 無法進行下一步的修飾電極。而添加了 F127的聚吡咯納米粒子分散性很好。
[0027]實施例2制備出聚吡咯-F127納米復合材料(吡咯試劑100 U I)。
[0028]將F127(l.5g)充分溶解于去離子水(30ml)中，加入稱量好的FeCl3 *6H20(0.9g)， 快速攪拌下后用加入吡咯試劑(100i!l)，0~5°C反應6h后轉入透析袋(MWC0=14400)中透析，以去除Fe3+、Fe2+和過量的F127，最終得到黑色的聚吡咯-F127納米復合材料。電鏡結果見圖2。
[0029]實施例3測定聚吡咯-F127納米復合材料的血液相容性并將其修飾在電極表面， 設計出能夠直接檢測全血中葡萄糖濃度的電化學傳感器。
[0030]通過凝血實驗，補體激活和血小板激活對聚吡咯-F127納米復合材料的血液相容性進行評價。血液實驗結果見圖3。從圖3可見，聚吡咯-F127納米復合材料具有良好的血液相容性，極大地延長了凝血時間，同時補體激活和血小板激活實驗也表明了聚吡咯-F127 納米復合材料不會引進激活反應，具有良好的血液相容性。
[0031]利用微量移液器準確量取8 U I的實施例1的聚吡咯-F127納米復合材料修飾于工作電極表面，再在電極表面固定葡萄糖氧化酶，用差分脈沖伏安法進行電化學檢測。實驗結果如圖4所示。該方法對葡萄糖的檢測范圍寬(0.2-20mM)，檢測限達到3.13X10_5M。檢測實例見表1。
[0032]表1修飾了聚吡咯-F127納米復合材料的電化學傳感器的全血檢測數據。
【權利要求】
1.一種聚吡咯-F127納米復合材料，其特征在于通過下述方法制得:將F127充分溶解于去離子水中，加入FeCl3.6H20，快速攪拌下后用加入吡咯試劑，O~5°C反應6h后轉入透析袋MWC0=14400中透析，以去除Fe3+、Fe2+和過量的F127，最終得到黑色的聚吡咯-F127納米復合材料。
2.聚吡咯-F127納米復合材料在制備用于全血檢測的電化學傳感器中的應用。
3.如權利要求3所述的應用，其特征在于是制備用于全血中葡萄糖檢測的電化學傳感器。
4.一種用于全血檢測的 電化學傳感器，其特征在于傳感器的電極表面修飾有權利要求1所述的聚吡咯-F127納米復合材料。
【文檔編號】G01N27/327GK103524734SQ201310474076
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】毛春, 孫沖, 葛曉維, 沈健, 陳麗彬, 馬穎慧 申請人:南京師范大學